淺析DCS系統設計及先進控制應用

（天偉化工有限公司，石河子市，832000） 王江玉

作為一個分布式控制系統，DCS系統也能夠實現集散控制，其中具有多種技術，例如通訊、電腦以及控制技術等，主要反映在顯示技術之中。有關工作者要集中管理生產裝置和分散控制層面，利用系統成形、功能擴大與規模擴大階段，系統保留了數字控制中部分功能，同時將其引入到具體的實踐之中，確保了數據與信息具有較好的流動性，集散系統結構。現場控制過程中，應當尤其強調CPU的位數過渡，切實強化控制站的作用。如果想使其功能有所擴展，則應當設計相對較好的實時操作系統與圖形顯示技術，與此同時，進一步改進通信協議與操作系統，使信息輸送提速。另外，還應當引進大量管理信息，以充分使該系統可以順利運行。通過分析設計DCS系統的具體操作過程，并深入的闡明在DCS系統中引入先進控制技術的具體效果，希望能為行業發展和該技術的進步提供幫助。

1 DCS系統結構設計

1.1 設計現場控制站

這一部分可以利用電腦來實現檢測與控制功能，通用測控和設計，主要包括下列幾方面。

1.1.1 機柜與電源

內部具備多層機架，這屬于其機柜結構，接著能夠用于模件與電源的安裝，外部主要是通過金屬材料進行包裹，活動部分之間具有不錯的電氣連接，同時還負責提供非常有效的電磁屏障，以服務于內部電子設備。如果想確保電磁屏蔽的功能以及具體工作者的人身安全，那么機柜必須要進行接地處理，電阻應當保持在4Ω以下為最佳。

通常情況下，風扇安裝于機柜之中，可以發揮散熱降溫功能，用來進一步增加強制冷氣流。同時，也能夠與外部空氣進行交換，利用這種方式，可以防止灰塵入侵，正壓送風為不錯的選擇，柜內低溫氣體利用經由過濾網到達內部。需要注意的問題是，當外界環境溫度非常特殊（高或者低）的時候，需要把空調安裝于封閉式機柜之中，以此保證其中的溫度處于合適的區間之中。

如果控制站想順利運行，應當保障交流供電系統穩定、高效，其中，令現場控制站交流電源可靠穩定屬于其基礎。需要通過雙相交流電源來負責為其供電，要是周圍存在功率相較大的設備，應當使用超級隔離變壓器，接著還必須對初、次級線圈接地，形成共模干擾。在石油化工要求連續性較高的條件下，需要配備不間斷電源UPS，主要包括在線式與后備式兩種類型。

1.1.2 輸入與輸出通道

圖1 模擬量輸入通道的原理

輸入與輸出端口的數量與類型非常多，為I/O接口模式，設計該系統的過程中，該通道往往包括下列幾類。

（1）模擬量輸入通道。通過圖1可以看出，生產時各種連續性的物理量與化學量，可以利用線路檢測變成對應的電信號，這樣才可以將其送至輸入通道之中。

（2）脈沖量輸入通道。現場儀表里面，許多機械計算裝置等均輸出脈沖信號，設置脈沖量輸入通道過程中主要參考測量信號來進行。在PI板上，能夠設置標準電路，同時得到其具體的工程量。

1.2 主控單元

1.2.1 CPU

現階段，該系統里面主要是會用16位與32位的處理器，浮點預算協處理器，同樣能夠使其處理能力提升，在一定程度上降低工作周期。

1.2.2 存儲器

一般情況下，其主要包括ROM與RAM，主要是利用電腦程序來運行，可以明顯提升安全性。設計過程中，應當使組態適當復雜，使其能夠非常可靠、方便的運行。

2 先進控制技術在DCS系統中的應用

2.1 先進控制技術的重要性分析

進一步優化先進控制技術，可以在很大程度上提升公司收益，使其綜合競爭力不斷提升，而人工智能與現代控制理論的問世，給先進控制技術帶來了非常不錯契機。通常來說，其和常規PID控制存在著很大的差異，可以得到相對較高的收益同時具備控制措施，并非單純的一種算法控制。外部條件的改變，或多或少將影響到參數的準確性，并可以造成它的突變。通過常規的控制技術根本不能很好的應對上述繁瑣的環境，而用先進控制技術則可以有效的控制工業過程。

引入該技術可以增加收益，按照相關數據顯示，在一些石油化工公司里面，引入該技術以后，凈增效益逐漸提高，同時其消耗的費用相對較低，在收益中所占比例非常小。

2.2 技術特點分析

先進控制技術主要包括模型與知識的控制策略2種。兩者均屬于該技術今后的發展趨勢。先進控制可以應對繁瑣工業系統中面臨的各種問題。工業環境的許多模型在先進控制中可以顯示出非常不錯的功能，該技術可以使環節與過程具有不確定性，同時還可以適當的加以控制，使得控制系統和具體的生產過程保持高度一致，并且還能夠充分反映生產過程的特征與操作要求，使得控制效果大幅提升。

2.3 發展現狀分析

根據某個對象應用PID控制規律的單向輸出的簡單反饋控制是過程控制的主要內容，同時將經典原理當做它的控制機理。這種控制技術逐漸被引入到不同的生產環節之中，越來越普及，同時還引入到了DCS系統之中，因此，利用PID控制可以保證工業生產的平穩運行與操作，該技術具有非常明顯的優勢，且容易進行，還非常易于使用。

3 結語

綜上所述，要是工業生產過程中無法進行直接測量，那么則能夠通過觀測器與估計器進行。過程控制具有非常復雜的原理，而且要想從原理里面發現其規律并非易事，再加上相關參數會隨著時間的不斷推進而有所改變，上述一系列限制條件，均將導致相關人員不能構建起一個科學合理的數學模型。因此，在工業生產過程中引入DCS系統，會將存在一定的難度，希望業界專家人士應當加大研究力度，將該現狀改善。

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